Name: an experimental protocol for studying mineral effects on organic hydrothermal transformations
Uploaded: 2018-08-08T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations at JoVE.com

Мы благодарим группу H.O.G. в университете штата Аризона для разработки первоначальных методологии этих гидротермальных экспериментов, и в частности, мы благодарим I. Гулд, E. шок, Уильямс, C. Glein, H. Hartnett, K. Fecteau, K. Робинсон и C. Bockisch, за их указания и полезные помощь. Z. Ян и X. Fu финансировались запуска средств от университета Окленда з. Янг.

1. Подготовка образца для гидротермальных эксперимент
<ol><li>Выбрать размер кварц или кремнезема стеклянных трубок, например, 2 мм внутренний диаметр (ID) x 6 мм Наружный диаметр (OD) или 6 мм, ID x 12 мм OD и определить количество органических соединений и минералов для использования. В этой р...

<ol>
	<li>Yang, Z., Gould, I. R., Williams, L. B., Hartnett, H. E., Shock, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+iron-containing+minerals+on+hydrothermal+reactions+of+ketones.">Effects of iron-containing minerals on hydrothermal reactions of ketones.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 223, 107-126 (2018).</li><li>Seewald, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic-inorganic+interactions+in+petroleum-producing+sedimentary+basins.">Organic-inorganic interactions in petroleum-producing sedimentary basins.</a> Nature. 426 (6964), 327-333 (2003).</li><li>Sogin, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+diversity+in+the+deep+sea+and+the+underexplored+"rare+biosphere".">Microbial diversity in the deep sea and the underexplored "rare biosphere".</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (32), 12115 (2006).</li><li>McCollom, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+Simulations+of+Abiotic+Hydrocarbon+Formation+in+Earth's+Deep+Subsurface.">Laboratory Simulations of Abiotic Hydrocarbon Formation in Earth's Deep Subsurface.</a> Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 75 (1), 467-494 (2013).</li><li>Foustoukos, D. I., Seyfried, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrocarbons+in+Hydrothermal+Vent+Fluids:+The+Role+of+Chromium-Bearing+Catalysts.">Hydrocarbons in Hydrothermal Vent Fluids: The Role of Chromium-Bearing Catalysts.</a> Science. 304 (5673), 1002 (2004).</li><li>Bell, J. L. S., Palmer, D. A., Pittman, E. D., Lewan, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=10.1007/978-3-642-78356-2_9.">10.1007/978-3-642-78356-2_9.</a> Organic Acids in Geological Processes. , 226-269 (1994).</li><li>Palmer, D. A., Drummond, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+decarboxylation+of+acetate.+Part+I.+The+kinetics+and+mechanism+of+reaction+in+aqueous+solution.">Thermal decarboxylation of acetate. Part I. The kinetics and mechanism of reaction in aqueous solution.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 50 (5), 813-823 (1986).</li><li>Yang, Z., Gould, I. R., Williams, L. B., Hartnett, H. E., Shock, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+central+role+of+ketones+in+reversible+and+irreversible+hydrothermal+organic+functional+group+transformations.">The central role of ketones in reversible and irreversible hydrothermal organic functional group transformations.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 98, 48-65 (2012).</li><li>McCollom, T. M., Ritter, G., Simoneit, B. R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+Synthesis+Under+Hydrothermal+Conditions+by+Fischer-+Tropsch-Type+Reactions.">Lipid Synthesis Under Hydrothermal Conditions by Fischer- Tropsch-Type Reactions.</a> Origins of life and evolution of the biosphere. 29 (2), 153-166 (1999).</li><li>Bell, J. L. S., Palmer, D. A., Barnes, H. L., Drummond, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+decomposition+of+acetate:+III.+Catalysis+by+mineral+surfaces.">Thermal decomposition of acetate: III. Catalysis by mineral surfaces.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 58 (19), 4155-4177 (1994).</li><li>Yang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrothermal+Photochemistry+as+a+Mechanistic+Tool+in+Organic+Geochemistry:+The+Chemistry+of+Dibenzyl+Ketone.">Hydrothermal Photochemistry as a Mechanistic Tool in Organic Geochemistry: The Chemistry of Dibenzyl Ketone.</a> The Journal of Organic Chemistry. 79 (17), 7861-7871 (2014).</li><li>Yang, Z., Hartnett, H. E., Shock, E. L., Gould, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Oxidations+Using+Geomimicry.">Organic Oxidations Using Geomimicry.</a> The Journal of Organic Chemistry. 80 (24), 12159-12165 (2015).</li><li>Venturi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mineral-assisted+production+of+benzene+under+hydrothermal+conditions:+Insights+from+experimental+studies+on+C6+cyclic+hydrocarbons.">Mineral-assisted production of benzene under hydrothermal conditions: Insights from experimental studies on C6 cyclic hydrocarbons.</a> Journal of Volcanology and Geothermal Research. 346, 21-27 (2017).</li><li>Lemke, K. H., Rosenbauer, R. J., Bird, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptide+Synthesis+in+Early+Earth+Hydrothermal+Systems.">Peptide Synthesis in Early Earth Hydrothermal Systems.</a> Astrobiology. 9 (2), 141-146 (2009).</li><li>Byrappa, K., Yoshimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Hydrothermal Technology. , (2001).</li><li>Johnson, J. W., Oelkers, E. H., Helgeson, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SUPCRT92:+A+software+package+for+calculating+the+standard+molal+thermodynamic+properties+of+minerals,+gases,+aqueous+species,+and+reactions+from+1+to+5000+bar+and+0+to+1000&#176;C.">SUPCRT92: A software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of minerals, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bar and 0 to 1000&#176;C.</a> Computers &amp; Geosciences. 18 (7), 899-947 (1992).</li></ol>

В этом исследовании мы использовали нитробензола минерального магнетита в качестве примера для демонстрации способов оценки минеральных эффекты на гидротермальных органических реакций. Хотя эксперименты проводятся в небольших кремнезема стеклянных трубок, высоко воспроизводимые ?...

Гидротермальные сред (то есть, водный СМИ при повышенных температурах и давлениях) являются вездесущими на земле. Гидротермальные химию органических соединений играет важную роль в широком диапазоне геохимических параметров, таких как органические осадочных бассейнов, резервуаров нефти и глубокие биосферы1,2,3. Преобразования органического углерода в гидротермальных системах происходят не только в чистой водной среде, но и с растворенными или твердых неорганических материалов, таких как земли обильные минералов. Было установлено, что минералы резко и избирательно влияние гидротермальных реактивности различных органических соединений,1,4,5 , но как определить полезных эффектов в сложных гидротермальных системах по-прежнему остается проблемой. Цель этого исследования должна обеспечить относительно простой экспериментальный протокол для изучения полезных эффектов на гидротермальных органических реакций.
Лабораторные исследования гидротермальных реакций традиционно используют надежные реакторы, выполненные из золота, титана, нержавеющей стали6,,78,9. Например золото мешки или капсулы благоприятно использовались, потому, что золото является гибкой, и это позволяет образец давление контролируется давление воды снаружи, который избегает генерации паровой фазы внутри образца. Однако эти реакторы являются дорогостоящими и могут быть связаны с потенциальными металла каталитического воздействия10. Следовательно крайне важно найти альтернативный метод с низкой стоимостью, но высокой надежности для этих гидротермальных экспериментов.
В последние годы реакция трубы сделаны из кварца или кварцевое стекло более часто применялись гидротермальных эксперименты11,12,13. По сравнению с драгоценные золотые или титана, кварц или кварцевого стекла значительно дешевле, но также прочный материал. Что еще более важно, кварцевые трубки показали мало каталитического воздействия и может быть как инертный как золото для гидротермической реакции11,14. В этом протоколе мы описываем общий метод для проведения небольших гидротермальных органо минеральных экспериментов в трубы толстостенные кремнезема. Мы представляем пример эксперимент с использованием модели соединения (т.е., нитробензола) в присутствие/отсутствие минерала оксида железа (то есть, магнетит) в растворе гидротермальных 150 ° C, для того чтобы показать минеральных эффект, а также чтобы продемонстрировать эффективность данного метода.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chemicals:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH23373.400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dodecane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>297879</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrobenzene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>252379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fe2O3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>310050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fe3O4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>637106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Supplies:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica tube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>WELCH</td>
			<td>2546B-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum line</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oven</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>5890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple</td>
			<td>BENETECH</td>
			<td>GM1312</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas chromatography</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>7820A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an experimental protocol for studying mineral effects on organic hydrothermal transformations

Широко Органическая Минеральная взаимодействия происходят в гидротермальных условиях, таких как горячие источники, гейзеров на суше и гидротермальные жерла в океанских глубинах. Роли полезных ископаемых решающее значение во многих гидротермальных органических геохимических процессах. Традиционные гидротермальных методология, которая включает в себя, с использованием реакторов, сделанные из золота, Титан, платины или из нержавеющей стали, обычно ассоциируется с высокой стоимости или побочных металла катализатора. Недавно существует растущая тенденция использования экономически эффективных и инертных кварц или кварцевое стеклянных трубочек в гидротермальных экспериментов. Здесь мы предоставляем протокол для проведения органо минеральных гидротермальных экспериментов в пробирках, кремнезема, и мы описываем основные шаги в подготовке образца, экспериментальной установки, продуктов разделения и количественного анализа. Мы также продемонстрировать эксперимент с использованием модели органическое соединение, нитробензола, чтобы показать влияние железосодержащих минералов, магнетит, на его деградации условиях, гидротермальные. Этот метод может быть применен для изучения комплексных органо минеральных гидротермальных взаимодействий в относительно простой лабораторной системы.

Чтобы продемонстрировать, как использовать этот подход для изучения взаимодействия гидротермальных органо минеральных, простой эксперимент с использованием модели составных, нитробензола, был проведен с минерального магнетита (Fe3O4) в гидротермальных ус?...

Watch this Scientific Journal Video about An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations at JoVE.com

An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations

Земля обильные минералы играют важную роль в естественной гидротермальных системах. Здесь мы описываем метод надежным и экономически эффективным для экспериментального исследования органо минеральных взаимодействий в гидротермальных условиях.

Экспериментальный протокол для изучения минеральных влияния на органических гидротермальных преобразования

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the ...

Research

JoVE Journal

Environment

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Экспериментальный протокол для работы с завод-индуцированной неоднородности почвы

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Оценка комплексного анаэробного сбраживания и гидротермальной карбонизации для биоэнергетики производства

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface

Исследуя влияние атмосферных воздействий на испарение: Экспериментальная интеграция пограничного слоя атмосферы и приповерхностном слое грунта

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study ...

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Экспериментальный протокол для производства биодизеля с выделением Alkenones в копроизведениями из коммерческих<em&gt; Isochrysis</em&gt; Algal Биомасса

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. ...

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

Экспериментальный протокол для обнаружения<em&gt; Цианобактерии</em&gt; В жидких и твердых образцах с антителом Microarray Chip

Global warming and eutrophication make some aquatic ecosystems behave as true bioreactors that trigger rapid and massive cyanobacterial growth; this has ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Протокол Microplastics Отбор проб на поверхности моря и анализа проб

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Protocol for Assessing the Relative Effects of Environment and Genetics on Antler and Body Growth for a Long-lived Cervid

Протокол для оценки относительного воздействия окружающей среды и генетики на рога и рост тела для долгоживущих Cervid

Cervid phenotype can be placed into one of two categories: efficiency, which promotes survival over extravagant morphometric growth, and luxury, which ...

Experimental Column Setup for Studying Anaerobic Biogeochemical Interactions Between Iron (Oxy)Hydroxides, Trace Elements, and Bacteria

Experimental Column Setup for Studying Anaerobic Biogeochemical Interactions Between Iron OxyHydroxides, Trace Elements, and Bacteria

Установка экспериментальной столбца для изучения анаэробных биогеохимических взаимодействий между гидроксидов железа (Окси), микроэлементов и бактерий

Fate and speciation of trace elements (TEs), such as arsenic (As) and mercury (Hg), in aquifers are closely related to physio-chemical conditions, such as ...

Collection and Extraction of Occupational Air Samples for Analysis of Fungal DNA

Сбор и извлечения образцов профессиональных воздуха для анализа ДНК, грибковых

Traditional methods of identifying fungal exposures in occupational environments, such as culture and microscopy-based approaches, have several ...

Experimental Protocol for Detecting Mitochondrial Function in Hepatocytes Exposed to Organochlorine Pesticides

Экспериментальный протокол для обнаружения митохондриальной функции в гепатоцитах, подвергшихся воздействию органохлорных пестицидов

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by ...